如何區(qū)分總光合與凈光合

衛(wèi)香云+韓繼東

綠色植物是生態(tài)系統(tǒng)中最重要的生產(chǎn)者，其擔(dān)負(fù)著為整個生態(tài)系統(tǒng)中提供能量和有機物的重任，在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動上也處在不可替代的位置，在人類的日常生活中時時刻刻不可或缺。因此，植物的光合作用一直就是人們研究的重點，對于中學(xué)生來說，如何區(qū)分總光合與凈光合也是一個重點和難點。本文將從細(xì)胞結(jié)構(gòu)、坐標(biāo)曲線和概念描述三個方面來幫助學(xué)生理解總光合和凈光合（如圖1）。

一、從結(jié)構(gòu)上區(qū)分總光合與凈光合

我們可以用下面三個圖來進(jìn)行說明。圖2表示的僅僅是葉綠體的活動，這就是總光合（可以用二氧化碳、氧氣和葡萄糖等物質(zhì)的量的變化來表示），即該細(xì)胞的總光合的量為m。圖3表示的僅僅是線粒體的活動，這就是細(xì)胞呼吸的強度，用n表示。圖4表示的是整個細(xì)胞最終與外界發(fā)生的氣體交換值，這就是凈光合，用M表示。

現(xiàn)在我們從一個細(xì)胞的完整結(jié)構(gòu)上（圖5—圖8）來分析總光合、凈光合和呼吸，并判斷光合和呼吸的強弱。

圖5可表示黑暗下，沒有光合，只有呼吸。細(xì)胞的總光合=0，呼吸=M，凈光合=總光合-呼吸=-M。細(xì)胞表現(xiàn)為從外界吸收氧氣，放出二氧化碳。

圖6表示總光合=m，呼吸=m，即總光合=呼吸，凈光合=總光合-呼吸=0。此時細(xì)胞與外界的氣體交換量為0 。

圖7可表示光照較強，總光合=M+m，呼吸=m，即總光合> 呼吸。凈光合=總光合-呼吸=M。細(xì)胞表現(xiàn)為從外界吸收二氧化碳，放出氧氣。

圖8可表示光照較弱，總光合=m，呼吸=M+m，即總光合< 呼吸。凈光合=總光合-呼吸=-M。細(xì)胞表現(xiàn)為從外界吸收二氧化碳，放出氧氣。

二、從坐標(biāo)曲線上區(qū)分總光合與凈光合

曲線圖的特點是能反映數(shù)據(jù)變化的趨勢和一些特定點的生物學(xué)含義，所以在更多的情況下人們會繪制曲線圖來描述一些生物量的變化規(guī)律，能讀懂曲線是高中生物學(xué)素養(yǎng)的基本要求。

例如，在下面兩圖所示光照強度下，縱坐標(biāo)所示數(shù)據(jù)都是30單位，那么它們到底表示的是總光合還凈光合呢？這就要參照曲線與縱坐標(biāo)的交點位置，如果交點為0，則為總光合。例如圖9表示該植物光照強度為Q時，其總光合作用強度為30單位。如果交點為負(fù)數(shù)，則為凈光合，例如，圖10中光照強度為2.5千勒克斯司對應(yīng)縱坐標(biāo)30就為凈光合，要算總光合的話還得加上各自的呼吸數(shù)據(jù)，例如，較粗的實線代表的植物的呼吸為10，較細(xì)的實線代表的植物的呼吸為20，所以他們的總光合分別為40和50。

三、從概念上區(qū)分總光合與凈光合

有些材料中沒有細(xì)胞圖解和曲線圖，只是一些語言描述，這樣，我們就要從中判斷是總光合還是真光合。其表示方法通常使用下列表格中的一些概念。

三個方面，結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)，一切生命活動都是發(fā)生在一定的細(xì)胞結(jié)構(gòu)上，無論是坐標(biāo)曲線還是概念描述都是對細(xì)胞結(jié)構(gòu)上所發(fā)生的生命現(xiàn)象的反映。在這個問題上，結(jié)構(gòu)決定一切。所以當(dāng)材料中同時出現(xiàn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)、坐標(biāo)曲線和概念描述，且相互矛盾時，應(yīng)遵循細(xì)胞結(jié)構(gòu)優(yōu)先于坐標(biāo)曲線，坐標(biāo)曲線優(yōu)先于概念描述。特殊情況還得綜合考慮，如概念的前面特別強調(diào)“光合作用”，則往往是指的總光合。

四、例題分析

例如，圖11表示某綠色植物不同溫度（15℃和25℃）下光照強度和氧氣釋放速率的關(guān)系。請據(jù)回答：

若圖12表示的是該綠色植物的氧氣釋放量時，則應(yīng)當(dāng)是光照強度為_____千勒克司時的測定值；若圖12表示的是植物進(jìn)行光合作用制造的氧氣時，則應(yīng)當(dāng)是在光照強度為_____千勒克司下的測定值。

解析：（1）明確總光合與凈光合的區(qū)別。因為圖11中曲線與縱坐標(biāo)交點為負(fù)數(shù)，所以圖11中直接讀數(shù)為凈光合。

（2）再從圖12中讀出氧氣量，例如25℃（兩個溫度任取一個即可，最終結(jié)果一樣）時每小時氧氣量為50 mL。（見圖13）

（3）按照設(shè)問要求，當(dāng)圖12表示氧氣釋放量速率（即凈光合）為50mL/小時時，在圖11中讀出對應(yīng)的光照強度——因圖11本身直接讀數(shù)為凈光合速率，所以直接讀出的50mL/小時對應(yīng)的光照強度4千勒克斯即可。（見圖14）

（4）當(dāng)圖12表示光合作用制造的氧氣速率（即總光合）為50mL/小時時，在圖11中讀出對應(yīng)的光照強度——因圖11本身直接讀數(shù)為凈光合，需要先把總光合速率轉(zhuǎn)化成凈光合速率（凈光合=總光合-呼吸=50-20=30），再從圖11中讀出凈光合速率為30mL/小時對應(yīng)的光照強度2.5千勒克斯即可。（見圖15）endprint